Controle epigenético da expressão gênica em plantas Alteração da expressão gênica sem alterações na sequência de DNA clássico: Alterações epigenéticas que afetam propriedades de pigmen possibilidades: permanecem após a meiose x não permanecem após a m cas epigenenéticas típicas das plantas: normalmente transmitidas na
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Controle epigenético da expressão gênica em plantas
Controle epigenético da expressão gênica em plantas. Alteração da expressão gênica sem alterações na sequência de DNA. Caso clássico: Alterações epigenéticas que afetam propriedades de pigmentação. Duas possibilidades: permanecem após a meiose x não permanecem após a meiose. - PowerPoint PPT Presentation
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Controle epigenético da expressão gênica em plantas
Alteração da expressão gênica sem alterações na sequência de DNA
Caso clássico: Alterações epigenéticas que afetam propriedades de pigmentação
Duas possibilidades: permanecem após a meiose x não permanecem após a meiose
Mudancas epigenenéticas típicas das plantas: normalmente transmitidas na meiose
Mecanismos da variação epigenética: Metilação do DNA
Mudanças no posicionamento do nucleossomaMudanças no empacotamento dos nucleossomas
Metilação: mecanismos para garantir a heranca mitótica ou meiótica de padrões específicos de metilação.
DNA-metil transferase; preferência pelo motivo CpG ou Cp
Modificações covalentes do nucleossomaMetilação: mecanismo mais connhecido
1) : ATPase tipo SNF2 (Lsh) aflouxa os contatos entre o DNA e as histonas
2) Metiltransf. da histona (Suv39H1) metila Lys hist. (estrela):Configuração da cromatina permissível à metilação
3) “Targeting factor” reconhece a sequência a ser metilada,e traz consigo os fatores para a metilação:DNMT1: citosina-5-metil transferaseHDAC: desacetilase da histonaMeCP2: proteína de ligação ao DNA metilado
4) Sin3a +HDAC: desacetilação das histonasresultando em sua condensação
Metilação e repressão transcricional
Imprinting: a expressão de certos alelos difere dependendo da origem do gametaExs: mamiferos, fungos e plantas
Bom nível de expressão quando transmitido pelo óvulo ::cor sólida da
semente
Ex: pigmentação da semente de milho: alelos r (red):
Baixo nível de expressão quando transmitido pelo pólem ::cor variegada:
Mecanismo epigenético 1: Imprinting
Diferenças fenotípicas: não depende da dosagem do gene Rmas sim de mudanças epigenéticas que são macho-específicas
2x x 2x
Imprinting: sementes; mudanças epigenéticas relacionadas a dosagem gênica e ligadas ao sexo
Transgênicos e Mutantes hipometilados
Grande desenvolvimento do endospermaperiférico e chalazal, mas sem celularização
Fenocópia 4x x 2x
Fenocópia 2x x 4x Fenocópia 2x x 6x
Maternalização = redução da metilação
Reduzido endospermaperiférico e chalazal
Fatores epigenéticos controlando o desenvolvimento da semente
paternal
Mecanismo do imprinting (ratos)Dois genes reciprocamente sofrendo imprinting: 90 kb distância Igf2: fator cresc. fetal H19: RNA sem prot.
DMD: differentially methylated domain -> silenciador: papel no “desliga expressão” H19 e IGF2
Bloqueia o estimulador de Igf2
Estimuladores
Endoderme Mesoderma
Específico para mesoderme
?
Interação alélica: a expressão de um alelo em um heterozigoto é alterada napresenca de outro; herdável através da meiose
B-I: mesmo gene: heterozigoto transmite somente o alelo B’B’: transcrição 10-20 vezes menor
Alelo Pl; forte pigmentação das anteras; Pl’: cor variegada
PI e P’: mesmo gene: heterozigoto transmite somente o alelo P’
Mecanismo epigenético 2: Paramutação
DNA metilado: proteínas ligam-se ao DNA metilado
Mecanismo da paramutação;
Mecanismo 1
Interação dos cromossomas
Mecanismo 2
formação da heterocromatina
Promotor 1
Promotor 2
RNAaberrante
Sinal difusivel: RNA
enzimas modificadoras das histonas fatores remodeladores da cromatina
Transferência direta de elementos da cromatina
Citosinas metiladas podem ser mantidas na replicação
Mutantes com alterações no mecanismo epigenético da regulação gênica
Milho: mop1: mediator of paramutation 1: bloqueia a paramutação do gene B e de outros pigmentos
ambos genes PAI tornam-se então metilados
Arabidopsis: o caso dos genes PAI: sintese triptofano:
2 genes, em 2 cromos.
PAI: Phosphoribosilanathranilate isomerase
Introdução de novos genes PAI não metilados tornam-se metilados
Estratégia de seleção de mutações que afetam as mudancas epigenéticas em PAIEstratégia de seleção de mutações que afetam as mudancas epigenéticas em PAI
metilacoes
Planta transgênicautilizado na
seleção genética
10 mutante isolado
20 mutante isolado
metilaçãoredução nafluorescência
Nivel de metilação = reostatoNivel de metilação = reostato
controle do nível de controle do nível de expressão gênicaexpressão gênica
intermediário fluorescenteReação catalizada pela enzima PAI
TriptofanoTriptofano……….
Única sequência PAI que pode ser expressa no
cromossoma 1 foi mutada
Met1 e CMT3: codificam paraduas diferentes
metil-transferases deDNA
[ ] XX
Mecanismo epigenético 3: Silenciamento
Detecção: plantas trangênicas; Arabidopsis, Petunia e tabaco
Repetição da presença de genes :::: silenciamento de outras sequências
Estrutura ou organização do cromossoma como causa do silenciamento
Petunia mutata : sem cor (sem o gene A1):
Adição da segunda cópia de A1: transcrição silenciada: herdável geneticamente
Gene silenciado A1 pode induzir silenciamento epigenético de outro gene A1 novo,somente quando esse gene A1 expresso é inserido próximo do primeiro.
Variegação: Silenciamento da segunda cópia
Introdução gene A1 do milho: cópia simples:Flor torna-se pigmentada
Mecanismos: TGA (transcriptional gene silencing) pela metilação
PTGA (post-transcriptional gene silencing) pela metilação: não afeta a transcrição